WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

Казанский государственный университет

На правах рукописи

Халиуллина Лилия Юнусовна

Структура сообществ фитопланктона мелководий Волжского и Волжско-Камского плесов Куйбышевского водохранилища

03.00.16 – Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Казань — 2009

Работа выполнена на кафедре зоологии позвоночных Казанского государственного университета

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор Яковлев В.А.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор Охапкин А.Г.

кандидат биологических наук

Тарасова Н.Г.

Ведущая организация: Институт биологии внутренних вод РАН им. И.Д. Папанина

Защита состоится «22» октября 2009 г. в 14.30 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.081.19 при Казанском государственном университете по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного университета. Автореферат разослан «__» сентября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Зелеев Р.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИсТИКА рАБОТЫ

Актуальность работы. Прогрессирующее эвтрофирование и ухудшение качества воды в равнинных водохранилищах с первых лет их существования, а также периодическое и стихийное колебание уровня воды – экологические и экономические проблемы, требующие решения (Авакян и др., 1987; Авакян, 1990, 2002; Вода …, 2001; Куйбышевское …, 2008 и др.). Значительные сезонные и межгодовые колебания уровня воды приводят к изменению морфологических, гидрологических, биолого-продукционных и других параметров водохранилищ. Наибольшему воздействию подвергаются мелководья, сезонное осушение которых приводит к временной трансформации водной экосистемы в наземную.

Одним из основных показателей, определяющих трофическое состояние и биологическую продуктивность водных объектов, является структурная организация планктонных водорослей. Проблема «цветения» воды в результате массового развития отдельных видов планктонных цианобактерий и эукариотических микроводорослей остается на протяжении последних десятилетий одной из актуальных фундаментальных и прикладных задач современной пресноводной гидробиологии.

Изучению фитопланктона Куйбышевского водохранилища посвящены многочисленные публикации (Лаврентьева, 1977; Экология …, 1989; Паутова, Номоконова, 1994; 2001; Охапкин, 1994; Герасимова, 1996; Охапкин и др., 1997 и др.). Сезонные изменения продуктивности планктонных водорослей Куйбышевского водохранилища, как и других водоемов, можно объяснить динамикой погодных и гидрологических условий (Минеева, Пырина, 1986; Пырина, Минеева, 1990). Причины межгодовых вариаций продуктивности фитопланктона в один и тот же биологический сезон разных лет остаются пока недостаточно раскрытыми.

Цель и задачи исследования. Цель работы – выявление закономерностей формирования, распределения и динамики сообществ фитопланктона мелководий Куйбышевского водохранилища на примере Волжского и Волжско-Камского плесов. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

  1. Изучение качественных и количественных показателей планктонных водорослей в разных типах биотопов мелководий.
  2. Выявление особенностей пространственной и временной динамики сообществ фитопланктона в условиях зарегулированного стока и основных факторов, влияющих на них.
  3. Исследование причин и механизмов межгодовых флуктуаций фитопланктона, особенно синезеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые проведен сравнительный анализ фитопланктона различных типов биотопов мелководий Куйбышевского водохранилища, выявлены закономерности пространственной и временной динамики.

По результатам многолетних наблюдений рассмотрены особенности суточных, сезонных и межгодовых флуктуаций численности и биомассы планктонных водорослей в связи с изменением уровня воды в рассматриваемой части водохранилища.

Показано, что динамика уровня воды совместно с климатическими условиями в вегетационный период - определяющие факторы для развития фитопланктона водохранилища.

Теоретическое и практическое значение. Изучение закономерностей структурных флуктуаций фитопланктона, в том числе синезеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, в условиях нестабильного уровенного режима равнинных водохранилищ, позволило выявить их причины и установить механизмы уменьшения их негативных последствий.

Выявлены основные закономерности формирования сообществ фитопланктона различных типов биотопов прибрежных мелководий Куйбышевского водохранилища, отличающихся уровнем трофности и подверженностью ветровому и волновому воздействию.

Результаты работы вошли в отчеты по фундаментальным темам Института экологии природных систем АН Республики Татарстан (РТ), а также в отчеты по научно-прикладным исследованиям, выполненных в рамках НИОКР АН РТ (2000-2002 гг.), в отчеты факультета географии и экологии, биолого-почвенного факультета Казанского госуниверситета. Исследования в 2000-2001 гг. выполнены в рамках международной программы INTAS: «Metabolic Biodiversity and Monitoring of Benthic forms: Strategies of Adaptation for Different Oxygen regimes controlled with Natural and Anthropogenic factors», в 2002-2004 гг.: «Influence of water level fluctuation on Typha-dominated littoral communities of the Kuybyshev Water Reservoir (Tatarstan Republic, Russia)», финансируемого фондом Volkswagen Stiftung; Ref. № I/77 616.

Материалы диссертации могут быть использованы для разработки и внедрения комплексных программ гидроэкологии и водохозяйственной деятельности водохранилищ, направленных на управление процессами формирования качества воды.

Защищаемые положения.

  1. Динамика структуры сообществ и количественных показателей фитопланктона мелководий Куйбышевского водохранилища зависит, главным образом, от концентрации биогенных веществ, а также от рельефа, проточности и динамики водных масс, степени зарастания высшей водной растительностью прибрежной мелководно–осушной зоны.
  2. Основные различия фитопланктонных сообществ различных типов биотопов мелководий проявляются в структуре доминирования определенных видов водорослей. Наиболее выравненные и с высоким видовым разнообразием сообщества формируются в зарослях макрофитов.
  3. Уровенный режим в сочетании с климатическими условиями – определяющие факторы развития фитопланктона на мелководьях водохранилища. Отрицательные последствия эвтрофирования в виде «цветения» воды можно уменьшить поддерживанием стабильного уровня воды не ниже НПУ (53 м БС) в летний период.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на международных научных конференциях: «Management of Northern River Basins» (Oulu, Finland, 2001), «Экологические проблемы литорали равнинных водохранилищ» (Казань, 2004); «Вопросы общей ботаники: традиции и перспективы» (Казань, 2006); «Биология внутренних вод: Проблемы экологии и биоразнообразия» (Борок, 2002); «Современные аспекты экологии и экологического образования» (Казань, 2005); «Эколого-гидрологические проблемы изучения и использования водных ресурсов» (Казань, 2006); «Роль особо охраняемых природных территорий в сохранении биоразнообразия» (Казань, 2002); «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 1995, 2000, 2003, 2004, 2007) и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 работ, в том числе главы в двух коллективных монографиях; 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения, изложена на 196 страницах, иллюстрирована 30 рисунками и 23 таблицами. Список литературы включает 257 работ, из которых 45 на иностранных языках.

Благодарности. Искренне признательна своему научному руководителю д.б.н., профессору Яковлеву В.А., своим учителям Шаландиной В.Т., Салахутдинову А.Н., Зиганшиной Р.К., супругу Халиуллину И.И. и детям за поддержку и помощь, а также сотрудникам Лаборатории оптимизации водных экосистем, кафедр ботаники, зоологии позвоночных, зоологии беспозвоночных КГУ.

Основное содержание работы

Глава 1. Обзор литературы

В данной главе представлен обзор литературы по исследованиям фитопланктона равнинных водохранилищ и собственно Куйбышевского водохранилища. Рассматриваются физико-географические и гидрологические особенности, гидрохимический режим Куйбышевского водохранилища, а также особенности динамики фитопланктона, роль зарослей макрофитов, влияние абиотических и антропогенных факторов на планктонные водоросли мелководий.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе проанализированы результаты многолетних исследований сезонной динамики фитопланктона Волжского и Волжско-Камского плесов Куйбышевского водохранилища в пределах РТ (19881993, 1999 и 20022005 гг.), а также литературные данные за 1975, 19811984 гг. (Паутова, Номоконова, 1994; Экология …, 1989).

Исследования в 2002–2005 гг. проводили в двух мелководных заливах Волжского (участок 1) и Волжско-Камского (участок 2) плесов Куйбышевского водохранилища, различающихся между собой по степени антропогенного воздействия, защищенностью от ветрового и волнового воздействия и другими условиями (рис. 1).

Участок 1 расположен в н.п. Победилово (южная часть г. Казани). Залив значительно изолирован от водохранилища и отличается замедленным течением и защищенными от ветра берегами, испытывает на себе влияние сточных вод очистных сооружений г. Казани и садово-дачных участков.

Участок 2 расположен около н.п. Татарские Саралы (Лаишевский р-н) и относится к Саралинскому участку Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ). Этот участок со слабо изрезанной береговой линией и интенсивной динамикой водных масс расположен в зоне активной ветровой и волновой деятельности.

Исследования на обоих участках проводили в зарослях рогоза узколистного – Typha angustifolia L., тростника обыкновенного – Phragmites australis (Cav.) Trin. еx Steud. и на участках открытой воды. Пробы воды отбирали с 3-х станций с разным уровнем воды - от верхней границы зарослей макрофитов до самого глубокого уровня воды в нижней части зарослей. Исследования на каждом участке выполняли, начиная со времени подтопления мелководий с высшей водной растительностью (июнь) до времени осушения этих мелководий (середина октября) с периодичностью 1 раз в 2 недели. По данным лаборатории гидрохимии Института экологии природных систем АН РТ, а также по собственным данным, было выявлено, что участок 1 относился к -мезосапробной зоне, 3-4 классу качества воды и оценивался как «загрязненный», участок 2 к -мезосапробной зоне, 3 классу качества воды и характеризовался как «удовлетворительной чистоты».

Отбор проб фитопланктона на участке 3 осуществляли в 1988-1990 и 2002 гг. в устьевом расширении р. Меша, которое образовано затоплением поймы реки и расположено в северной части Волжско-Камского плеса (см. рис. 1). Интегрированные пробы воды отбирали на открытой мелководной зоне около о. Большой Мансур на постоянной станции с периодичностью 1 раз в 34 дня. В период ледостава пробы отбирали 23 раза в месяц. В вегетационные периоды 1991-1993 и 1999 гг. исследовали суточную динамику и вертикальную миграцию фитопланктона в водах Мешинского залива. Пробы воды брали через каждые 2–3 ч. круглосуточно с глубин 0.5, 2.0, 4.0 и 7.0 м в русловой части и с глубин 0.5, 1.0, 1.5 м на прибрежных мелководьях.

Всего обработано более 460 количественных и более 500 качественных проб фитопланктона. При отборе проб измеряли температуру воды и прозрачность по диску Секки. В период исследований регистрировали метеоусловия и гидрологические особенности водохранилища. Отбор и камеральную обработку проб фитопланктона осуществляли согласно общепринятым методам (Методика..., 1975; Водоросли …., 1989).

Для характеристики структурных показателей сообществ фитопланктона изучали динамику общего и относительного видового богатства (Садчиков, 2003). Доминирующими в сообществах считали виды с численностью или биомассой большей или равной 10% от общих показателей, субдоминантов – 5-10%. Доминирующие комплексы выделены на основе функции рангового распределения по численности и биомассе видов (Федоров и др., 1977). При анализе флористического состава фитопланктона и сравнении исследованных участков, а также между разными годами рассчитывали коэффициенты видового сходства по формулам Чекановского–Съеренсена, Жаккара (Садчиков, 2003). Для каждой пробы вычисляли индекс трофности по блоку Милиуса: Ib = 44.87+23.22*logB (Милиус и др., 1979; Андроникова, 1993), индекс сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека (Sladecek, 1973). Для оценки разнообразия и выравненности сообществ применяли информационный индекс Шеннона-Уивера, рассчитанный по биомассе и численности видов (Shannon, Weaver, 1963).

Для оценки сложности структуры фитопланктонного сообщества использовали индекс ценотической значимости (ИЦЗ) и расчетные коэффициенты, полученные на его основе (Методика.., 1975; Методические …, 1984; Рогозин, 2000; Снитько, Рогозин, 2002). После ранжирования видовых списков по убыванию величины ИЦЗ для каждого исследованного биотопа, были получены кривые доминирования, позволяющие в определенной степени судить о роли любого вида в фитопланктонном ценозе (Рогозин, 2000). Полученные кривые описываются экспоненциальными уравнениями вида: у = ае-bx, где константа «а» определяет наклон кривой (коэффициент детерминации R2 = 0.87-1.00). Чем резче выражено доминирование, тем круче наклон кривой, и, следовательно, больше величина константы «а» (Рогозин, 2000). Коэффициент структурированности (КС) рассчитывали в виде обратной величины константы «а» (показателю доминирования): КС = 1/а x 100%. Чем больше величина КС, тем сложнее структура сообщества. Также находили ИЦЗ видов-супердоминантов (ИЦЗmax) как индикаторные параметры при определении трофического типа биотопов. Для этой же цели применяли суммарную ценотическую значимость ( ИЦЗ) всех видов, входящих в фитопланктонное сообщество.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»